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有机农业的养分管理

放大字体  缩小字体   网站:中国农林科技网  来源:乡村三农小书屋  发布日期:2019-10-14
核心提示:一、肥料的来源及类型有机农业理论认为土壤为一活的生命系统,施肥首先是喂土壤,再通过土壤微生物的作用来供给作物养分,并非像

一、肥料的来源及类型

有机农业理论认为土壤为一活的生命系统,施肥首先是喂土壤,再通过土壤微生物的作用来供给作物养分,并非像现代农业那样施用化学肥料直接为作物提供养分。因此,有机农业要求利用有机肥和合理的轮作来培肥土壤。根据有机生产为一相对封闭的养分循环系统的原理,一方面有机肥应尽可能地来自本系统,即要尽可能地将系统内的所有有机物质 归 还 土 壤, 另 一 方 面 是 在 轮作计划中一定要包括豆科绿肥在内,作为补充氮源的重要手段,另外有机生产过程中还要尽可能地减少土壤养分的流失,提高养分的利用率。在常规农业生产中,养分的损失是非常严重的,据报道谷类作物生产中氮的损失量在20%~50%。

有机肥是有机种植的主要肥源,按其来源、特性和堆制方法可分为四类:粪尿 肥,包 括 人粪尿、畜粪 尿、禽 粪、厩 肥等;堆 沤肥,包括 秸秆还 田、堆肥、沤肥和沼气肥;绿肥,包括栽培绿肥和野生绿肥;杂肥,包括泥炭及腐殖酸类肥料、油粕类肥料等,它们各具自身特点 (表1-1)。我们自古就有 “用粪犹用药”,“用药得理”的古训,这意味着要用好有机肥就要根据有机肥的特性,根据作物生长需要和生长规律及土壤性质,并结合土壤学、作物栽培学、作物生理学的知识科学合理地施用有机肥,从而做到优质高产,改良土壤和保护环境。

表1-1 一般有机肥的种类及营养含量 单位:%

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二、有机农业土壤培肥的原则

(一)根据有机肥特性进行施肥

有机肥来源广、种类多,常用的包括人畜粪尿、作物秸秆、厩肥、堆肥、沼渣液、绿肥、饼肥等,它们各具自身的性质和特点。正确地使用它们,则能充分发挥肥效,达到提供作物养分、改良土壤的目的;如果使用不当,则不但肥效大量损失,还有可能影响作物生长,并造成环境污染。因此,施用有机肥必须注意以下几点。

①各类有机肥除直接还田的作物秸秆和绿肥外,为了矿化营养物质,降低C/N比及杀灭病原菌、寄生虫卵和杂草种子,一般需充分腐熟后方可施入土壤。对于未充分腐熟直接施入土壤的有机肥则必须在作物种植前提前施入,并避免与种子、秧苗接触,以免引起烧苗现象。施用饼肥等高热量有机肥时尤其要注意这一点。

②人粪尿含氮量高,是速效有机肥,适合于作追肥使用,但在国家有机标准中规定 “限制使用人粪尿,必须使用时,应当按照相关要求进行充分腐熟和无害化处理,并不得与作物食用部分接触。禁止在叶菜类、块茎类和块根类作物上施用。”

另外,由于人粪尿有机质含氮低,不易在土壤中累积,加上其中含氮量高,对土壤有分散作用,长期单独使用会破坏土壤结构,因此施用人粪尿的土壤必须配合使用厩肥、堆肥等有机质含量高的肥料,以提高土壤有机质含量。

③堆沤肥、沼肥及厩肥都经过一定程度的腐解,以分解的能源物质含量较低,绝大多数有机氮以较稳定的形式存在,一般作基肥使用,适用于各类土壤和各种作物。因其中含有大量腐殖质,对改良土壤、提高土壤肥力效果显著。

④秸秆类肥料一般偏高C/N比,如禾本科作物秸秆的C/N比为 (50~80)∶1,杂草为 (24~45)∶1,施用不当易与作物争夺速效氮而影响作物早期生长,故在作物秸秆还田的同时,必须使用适量的高氮物质,如腐熟的人粪尿或鲜嫩的豆科绿肥,以降低C/N 比,促进秸秆腐熟。另外,植物残体施入土壤后,在矿化过程中易于引起土壤缺氧,并产生植物毒素 (有机酸和酚类化合物),为了避免其对作物种子萌发和秧苗生长的危害,要求在作物播种或移栽前早翻压秸秆。成功的秸秆还田依赖于它与土壤混合的程度,使微生物能有效地进行降解。如果深翻,则可能使秸秆埋入深土中,由于缺乏氧气而降解缓慢,以致阻碍根系的生长。浅耕可使秸秆均匀地与土壤混合,通气性良好,有机物易于降解。

⑤草木灰是农村最为普遍的钾肥,含氧化钾5%~10%。由于草木灰碱性强,不宜与腐熟的粪尿、厩肥等混合贮藏和使用,以免造成氨的挥发,降低肥效。

总之,有机耕作强调土壤耕作要做到尽量保持土壤的结构,并允许土壤在轮作过程中尽可能长时间地受地表植物的保护,浅耕和只混合表层土是这种耕作方法的关键,当然不排除必要时进行的深耕。国外有机生产的农业结构丰富多样,为了达到有机生产要求的耕作目标,发明了许多不同的耕作器具,做到既深耕又浅翻,同时满足疏松透气和便于播种、移栽与控制杂草的目的。

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(二)根据作物品种及其生长规律进行培肥

不同种类的作物对各种养分的需要量和比例是不同的。如薯类作物比禾本科作物需要更多的钾;豆科通过固氮获取氮素,但需磷、钾、钙、钼等元素较多;以茎叶为主的蔬菜、茶叶、桑等作物则需氮较多。就同一作物而言,不同品种之间或同一品种的不同生育时期,对养分的吸收也不一样。因此在施肥上不能一律对待,必须据作物对养分数量和比例的要求分别对待,才能获得高产。

对于化学肥料,其营养元素与含量都很明确,比较易于控制使用的数量和比例;而有机肥营养成分比较复杂,在一般人的意识中没有清楚的养分含量概念,难以把握施用量,更不易据不同作物的养分需求合理地配合施用。因此了解不同有机肥营养成分含量对正确施用有机肥,满足作物生长至关重要,一般有机肥的养分含量如表1-1所示。在制定有机栽培施肥计划时,首先要确定有机肥料的 N、P、K含量,当季利用率 (一般为20%~40%),作物残茬和土壤库存养分的贡献率 (一般可认为作物所需养分的一半来自土壤库存的养分)和作物对养分的需求量 (表1-2)。一般地,有机肥中氮素含量较低,磷、钾含量相对较高,而氮素又是作物生长需求量最大、土壤中又比较缺乏的元素,所以在计算有机肥施用量时,可以以作物需氮量为基础进行计算,氮量足够,磷钾就一般不会缺乏,而对于喜磷、钾作物,则可分别以骨粉、磷矿粉、草木灰等富磷钾肥补充。现代作物品种多为需水肥较多的高产品种,有机栽培只有施足有机肥,充分满足作物养分需要,才不会降低作物产量。

表1-2 不同作物经济产量100kg(1000kg)的需肥量 单位:kg

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①指1000kg的需肥量。

引自:杜相革,董民主编.有机农业导论 .中国农业大学出版社,2006.略有改动。

在满足作物需肥量的同时还需掌握肥料的施用时间。由于施用肥量大,消耗劳力较多,往往会出现一次性施足基肥而不再追肥的现象,这种培肥方式不利于作物的高产优质。因为作物生长过程具营养阶段性,有两个特别重要的营养时期即营养临界期和营养最大效率期,前者往往出现在作物生长初期,如果缺乏矿质营养,则会显著影响作物生长,且以后施用大量肥料也难以补救,因此在作物播种阶段或移栽初期,如果只施固态有机肥作基肥,因其养分释放需经历微生物的矿化过程,可能在营养临界期造成短暂的营养不足而影响作物生长;后者一般出现在作物生长中期,以种子或果实为经济器官的作物,其营养最大效率期是在生殖生长时期及开花结果期,此时作物需肥量大,对肥料利用率高,如仅施基肥,则由于作物生长前期需肥量较小,矿化的营养可能因硝化淋溶、氮挥发而损失,而营养最大效率期又可能因不能提供足够的矿质营养而影响作物生长和产量。因此,施用有机肥同样要考虑作物各阶段的营养特点,结合具体情况,采用固态有机肥作基肥,速效有机肥作种肥和追肥相结合的施肥方法,才能充分满足作物对养分的需要,获得理想产量。

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(三)根据土壤性质合理施肥

土壤的特性对于作物营养与施肥的关系是非常密切的,土壤的水分、温度、通气性、酸碱反应、供肥保肥能力以及微生物状况等都直接影响作物对营养物质的吸收,其中各种土壤适种作物见表1-3。有机肥施入土壤后,其养分的微生物矿化、固定过程既取决于有机肥中易分解能源物质和有机氮的含量又与土壤环境有关。在淹水条件下,由于缺氧,有机物矿化速度慢,但由于土壤微生物繁殖速度低,固定氮素少,从而使在淹水条件下有机物分解时可以释放更多的氨态氮,如稻草在厌氧条件下分解所释放的氮量可以比好氧条件下高5~6倍,而在旱地,当 C/N≥35.4时,秸秆对当季作物不能供氧,甚至会有负数。因此,可能推断水田较旱地更适合施用C/N 比较大的作物秸秆。

表1-3 各种土壤适种作物

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不同的土壤,其肥力状况不一致,供给作物养分的能力也不一样。我国北方由于气温低,夏季雨水多,土壤中保存了较多的有机质和氮素,如东北的黑土,有利于有机种植。但土壤供肥性能的大小和肥力的高低除了取决于其养分含量外,还有其耕作性能和生产性能。北方气温较低,土壤微生物活动较弱,对土壤库存的养分矿化率很低,因此为满足作物生长需要,仍需施用一定量的有机肥料。由于非腐解态的有机物施入土壤对增强土壤的生物活性及改善土壤腐殖质的组成,增加土壤腐殖质中活性腐殖质比例较腐熟的有机物有更好的作用,因此北方进行有机种植时最好每年都要施入一定量的作物秸秆和绿肥,以激活和更新土壤库存的有机质。南方气温高,雨水多,土壤养分淋失较大,其氮磷钾均比较缺乏,有机质含量较低,进行有机耕作时要加大有机肥的投入。

另外,有机耕作土壤培肥还需考虑土壤的保肥性能,土壤的酸碱反应。砂性土保肥性差,多施固态有机肥有利于提高保肥能力,施用液体有机肥时,应注意少量多次。在酸性强的土壤里,如南方的酸性红壤、黄壤地区,可以施石灰来中和土壤的酸度,改良酸性土,但施用时须注意不要和腐熟的有机肥混在一起,以免引起氨的挥发损失;而对碱性土壤,可用石膏来消除其碱性。

总之,有机栽培的土壤培肥必须结合土壤的特性,因地制宜,按土用肥。

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(四)建立合理的轮作复种体系,加强土壤的自身培肥能力

同一地块连续不断地种植同一种作物,也就是所谓连作时,极易引起连作障碍,不但容易滋生病虫害,有些作物根部遗留的一些相生相克物质或自毒性物质以及多余盐类都会残留在土壤中危害自身或下茬作物。防止连作障碍最好的方法是轮作。有机农业极力强调包括豆科作物在内的轮作复种和间作套种,以增加作物品种多样性,培育地力,防治病虫害发生。因不同作物在土壤里扎根的深浅不同,需要养分的数量也不同,浅根作物吸收的是土壤上层养分,而深根作物则可利用土壤深层养分。如果连年种植一种作物,就会造成土壤某一部分某种养分的大量缺乏,而深、浅根作物轮作则可充分利用土壤肥力,调节土壤养分。在有机农业中特别重视豆科作物的栽种,因其根瘤菌能固定空气中大量的氮素,既满足豆科作物当年需要,还可供给下季作物的利用。种植豆科绿肥,不但可以增加土壤氮素,还可以提高土壤有机质含量,改良土壤结构,以豆科植物作覆盖物,则既可防止土壤的侵蚀与板结,抑制杂草生长,又能培肥土壤。因此,在制订有机栽培计划时,要合理安排深、浅根作物,需肥量大、小的作物及豆科作物的茬口,增强有机耕作土壤培肥的系统观和整体观,统筹规划,做到土地的用养结合,保持土壤肥力的持久性。

轮作的组合很多,较好的组合有:旱作和水稻轮作;水稻和蔬菜轮作;禾本科与非禾本科作物轮作;葱、韭、蒜与葫芦科或茄科作物的轮作或间作;蔬菜与防治线虫作物轮作,如草决明、万寿菊等;蔬菜与绿肥作物轮作。在科尔沁沙地的研究表明,农林 (林草)复合利用模式的土壤质量性状最优,有机无机配施、精细管理的灌溉农田次之,而粗放管理的旱作农田最差 (苏永中和赵哈林,2003)。由于混合种植农作物和它们的时空分布多种多样,将会使小生境和资源产生更大的多样性,这种多样性会刺激土壤的生物多样性。例如,多数生活环境维持混合复杂的土壤有机体,并且通过作物轮作和间作使种类众多的有机体的存在成为可能,多种生活环境还改善了营养循环和病虫害控制的自然过程。

土壤培肥是一种复杂的技术行为,有机农业要求高度重视豆科绿肥在土壤培肥中的作用,并利用有机肥和合理的轮作来培肥土壤,必须综合考虑肥料、作物、土壤等因素,建立起有机耕作的 “平衡施肥”观念,即根据作物品种和土壤供肥性能配合使用各种有机肥以满足作物对氮磷钾及其他营养元素的需要和土壤培肥的系统观念,以确保提供作物足够的养分,获得满意的产量,并保持土壤肥力经久不衰。

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(五)重视地表覆盖和秸秆还田在土壤培肥与保护土壤方面的作用

在有机质生产中,可用作物秸秆、杂草、稻糠、木屑等作为地表覆盖物或种植一些覆盖作物,以保护土壤,抑制杂草生长,并为作物提供养分,农民的实践证明,此方法使用得当的话,效果相当显著。

秸秆还田不仅可以改善土壤物理性状,提高土壤肥力,同时还可以减轻因焚烧秸秆带来的污染,保护生态环境。秸秆还田腐殖化系数很高,达到0.25~0.50,即有25%~50%转化成土壤腐殖质,增加了土壤的透气性,促进了土壤水稳性团粒的形成,调节耕层水、肥、气、热,同时提供丰富的养分。据试验,连续3年施用作物秸秆 [4.5t/(hm2·a)],可使土壤有机质提高0.05%~0.09%,速效磷增加0.5~3mg/kg,速效钾增加5~10mg/kg,容重下降0.01~0.08g/cm3,总孔隙度增加1.11%。秸秆还田区的作物一般比不采用还田区的作物增产:水稻8%~15%,小麦5%~13%,棉花4%~9%。秸秆还田不仅当季能取得培肥改土、增产增收的效果,而且对后茬作物的生长发育也有促进作用。实行秸秆还田的水稻田种小麦,小麦可以增产8%~10%。(乡村三农小书屋)

 
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